第482章 实验前夕

SLAC的宿舍楼里，陈舟正坐在书桌前吗，习惯性的拿笔点着草稿纸。

费曼曾经说过，“如果在某场灾难中，所有科学知识都被毁灭，只有一句话传给下一代，什么话能用最小的几个词，包含最多的信息？我想是原子假说，即所有物质，都是由原子组成。”

现在的人们已经认识到，原子是由原子核和核外电子组成的。

原子核又是由核子，也就是质子和中子组成。

那么核子内部，是否还有更微观的结构呢？

现代物理学给出的答案是，核子由夸克组成。

对于不同的夸克，物理学家们又用“味道”来区分。

至于为什么是用“味道”，而不是其它的东西。

有传说这是当年盖尔曼一边吃冰淇淋，一边做科研，就很随性的用冰淇淋的颜色味道，来标注物理量。

那么目前，物理学家已经发现6种不同“味道”的夸克，分别是上夸克（u）、下夸克（d）、粲夸克（c）、奇异夸克（s）、顶夸克（t）和底夸克（b）。

一类是味中性的介子，指的是正反夸克相同。

这还是这么多天里，陈舟第一次背包出去吃饭。

对于介子，如果按不同的“味道”，可以分为两大类。

陈舟迟疑了一下，点了点头：“行，等我一下。”

说起来，上夸克的存在，最先是在1964年提出的。

陈舟此刻全力追逐，却又未能窥得全貌的，由纯胶子构成的胶球，便是这种新的物质形态，也叫奇特强子态。

这段时间，克罗斯基本上天天这个点来敲门，然后喊着陈舟，一起开车出去吃饭。

除了胶球外，还有由夸克和胶子构成的混杂态，和由三个以上夸克构成的多夸克态等等，也都属于这种奇特强子态。

说着，陈舟便转身走进屋里，拿起背包，把错题集塞了进去。

伸手拿起放在一边的错题集，翻到胶球实验探测方法的内容部分。

在基本粒子理论中，就有两个具有哲学意义的理论问题尚待澄清。

否则，他的内心将会备受谴责。

过了一会，克罗斯才想起陈舟似乎话还没说完，便问道：“你刚才是不是没说完？你说也有可能，也有可能什么啊？”

“唉……”轻叹了口气，克罗斯颇有些不甘的说道，“没想到实验前夕，遇到了这样的难题，看来这是上帝想让我们留下遗憾……”

只不过，陈舟话还未说完，就听到克罗斯说道：“我就说嘛，你这速度，最多再两天，就能把整个理论研究全部搞定，弗里德曼教授还说，可能不止两天，我还跟他争辩来着……”

陈舟也问过克罗斯，为什么不早点来喊他一起去吃饭。

陈舟见此，也不知道该说什么好。

没等克罗斯说完，陈舟已经说道：“这个情况，我也已经跟弗里德曼教授汇报过了，关于最后的实验计划，我们正在进行调整。”

想到这，陈舟手中的笔忽然一顿，然后被他放在了草稿纸上。

高激发态的强子，均由对应强子名称加上“*”来表示，并在其后的括号内标识其质量。

而且组成质子的3个夸克的质量，只占质子质量的不到2%，大部分质量来自于参与强相互作用的胶子。

“色禁闭”便属于相互作用统一问题。

他试图从中寻找到一丝不一样的地方，希望从这内容本身打开突破口。

尽管物理学家们对此给出了许多理论模型，但各模型之间差别很大，而且很难由实验验证和判断，究竟哪个模型正确。

等待浏览器页面跳转的间歇，陈舟瞥了一眼电脑屏幕右下角是日期和时间。

不是因为别的，正是因为他现在所遇到的，这最后的难题。

克罗斯忽然问道：“你碰到了什么样的难题？”

这些不同“味道”的夸克，还存在相对应的反夸克。

陈舟回道：“‘色禁闭’。”

至于这些夸克所具有的特有的“味道”，其总和就是强子的味道。

所以，克罗斯就收起了好奇心。

他需要合理且充分的解释强相互作用中的一个难题，才能最终达到那个，可能是奇特量子数胶球理论内容的制高点。

陈舟抬起头看着克罗斯，沉声说道：“也有可能不止两天。”

在物质结构的原子层次上，可以把原子中的电子和原子核分割开来。

微微摇了摇头，陈舟把纷杂的思绪甩出脑袋。

今天已经是3月7号了，距离上次克罗斯完成全部文献资料的整理，又过去了7天。

他想了想，说道：“如果顺利的话，大概就这两天，也有可能……”

因此，当发现这个问题之后，陈舟一刻未停，只想着如何快速解决这一问题。

一旦无法解决的话，那他们先前的努力，将全部化为泡影。

因此，研究由纯胶子构成的胶球，便具有了极其重要的意义。

然后到1967年，透过SLAC直线加速器进行的深度非弹性散射实验，首度为这种夸克的存在，提供了证据。

这时，宿舍的门被敲响了。

陈舟起身前去开门。

弗里德曼和克罗斯等人，一直等待着的最后的实验计划，将随着时间而彻底终结。

它在许多方面，还不能令人满意。

毕竟，从这段时间的研究进展来看，还是挺顺利的。

强相互作用通过胶子场来传递，类似于电荷之间通过电磁场传递电磁力。

就像磁铁一样，当你折断磁铁的时候，你不会得到两个磁单极，而是产生两个新的磁铁。

就比如说，重子含有三个夸克，只需要按照不同的“味道”量子数区分。

可是进入到“基本粒子”层次后，情况就有了变化。

可偏偏有时就是这样，当你越想解决一件事的时候，这件事偏偏就越难解决。

寻找和研究这些新的物质形态，将为夸克和胶子形成强子，提供重要信息。

这是陈舟目前在奇特量子数胶球的理论研究中，所遇到的最后一道难题了。

陈舟默默听着，没有说话。

听到这三个字，克罗斯的表情再次黯淡了几分。

陈舟的话，是克罗斯完全没有想到的。

可是，那个解决问题的点，却始终未能找到。

当时看到这部分内容的时候，陈舟整个人都愣住了。

陈舟点点头：“现在遇到了一个棘手的，必须解决的难题，如果解决不了的话，我们很有可能赶不及最后的实验计划……”

这句话的意思，简单来说，就是当你试图分开质子中的夸克，分离的越远，需要的作用力就越强。

陈舟双眼紧盯着草稿纸和错题集，却不是看上面的内容，眼神也没有聚焦。

强子的自选宇称，是由夸克的自旋和相互间的轨道角动量决定的。

在原子核层次上，也可以把组成原子核的质子和中子，从原子核中分割出来。

对于这种带“味道”的介子，根据“味道”不同，就可以命名了。

克罗斯冲陈舟一笑，招呼道：“走吧，出去吃吃饭，吹吹风，看看海景。”

一个质子包含三个夸克，这三个夸克又通过胶子传递的强相互作用，形成一个束缚态。

陈舟下意识的点了点头，但立马意识到了不对。

如果奇特强子态不存在，将意味着强相互作用基本理论需要重大变革。

陈舟的话一说完，克罗斯变得如同霜打的茄子一般，完全蔫了。

原本一片向好的发展趋势，谁能料到突然冒出来了这么个大难题。

强相互作用的这种性质，就叫做“色禁闭”。

看着查找到的文献资料，陈舟再次陷入了沉思。

“强相互作用与我们的直觉相反，不同于万有引力和电磁力强度随距离成反比，对于强相互作用，它的距离越近，反而越弱，距离越远，反而作用力越强……”

外面的天色已经黑了，时间也来到了晚上7点。

因为这个点，SLAC的食堂早就没饭了。

克罗斯随口问道：“陈舟，关于奇特量子数胶球的理论研究，大概就这两天，就可以全部完成了吧？”

这是陈舟所不能允许的。

原本陈舟以为，他在先前的研究中，已经解决了胶球实验探测方法的问题。

克罗斯脸上高兴的表情瞬间僵住，他不敢相信的问道：“不止……不止两天？”

而且这个意外，不能说小。

就像上夸克和下夸克的介子，视作同一“味道”。

谁知，克罗斯笑着解释道：“还不是因为SLAC的食堂做饭太难吃了，只要熬过食堂的饭点，弗里德曼教授就会允许我们出去吃，我们也能好好补补消耗巨大的身体……”

两人来到停车场，走到车子旁边。

强相互作用的力，在夸克之间存在。

再加上陈舟先前那明显的迟疑。

其难度也是呈指数般的上升。

原本觉得时间还算充裕，有着克罗斯超预期的那两天做打底的陈舟，现在却又觉得时间紧张了起来。

如果赶不上的话，那最后的实验计划怎么办？

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那弗里德曼教授怎么办？

想到弗里德曼教授，克罗斯立马问道：“那这个情况……”

“色禁闭”的来源与机制，都是当今物理研究中，最重要的基本问题之一。

基本粒子理论在本质上，还是一个发展中的理论。

宿舍门打开后，不出陈舟所料，门口站着的正是克罗斯。

时间缓缓流逝，陈舟书桌上的草稿纸也越写越多。

而对于味中性的介子命名，就不仅根据介子的“味道”来，还要区分夸克对的总自旋为0或1，以及轨道角动量为奇数或偶数。

陈舟便是被这种“色禁闭”所困住了。

却没想到，临近实验前夕，居然还是被困在了这里。

然而，强相互作用允许新的物质形态存在。

陈舟遇到的应该是胶球实验课题之外的事情。

“夸克之间在传递交换胶子，同时胶子之间也在发射和吸收胶子，这相当于胶子在夸克之间传递的过程中，多个胶子之间在相互‘强力牵拉’……”

这可是基本粒子理论发展中尚未解决的难题。

另一类指的是粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克“味道”的介子，也就是正反夸克“味道”不同的介子。

他缓缓放下手中的笔，呢喃道：“错题集越整越厚，根本找不到解决的思路……”

顿了顿，陈舟又说道：“期限是最后三天，最后三天时间，如果能够解决这个难题，那我们就来得及，如果不能，那就选择已有的最优实验方案。”

他顿时便慌了神。

不用也知道，这会会来敲门的，一定是克罗斯。

这种变化，就是“色禁闭”了。

随即陈舟打开电脑的浏览器，开始搜索强相互作用的相关内容。

不管最终的实验结果怎么样，但在实验进行之前，理论研究的路，绝不能断在他这里。

陈舟本来是觉得自己避开了这个困扰物理学界数十年的难题，可以直捣黄龙，挖掘出那个隐藏许久的胶球。

而距SLAC关闭对撞机实验室的日期，还剩下24天。

而且这种力，是强到可以在真空中产生一对新的夸克，而不会把原有的夸克分开。

这是他所未曾料到的意外。

说起来，陈舟现在所遇到的问题，是关于基本粒子理论的问题。

一边看着，一边在草稿纸上梳理。

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其中一个，是层次结构问题。

另一个，则是相互作用统一问题。

克罗斯虽然疑惑，却也没多问。

门关好后，两人一前一后走出了宿舍楼。

是不是上帝想让他们留下遗憾，陈舟不知道。

这是至今还未能从理论上找到明确答案的问题。

难道所有的努力，这段时间的心血，全部都白费了吗？

这是自然界中，人类目前已知的最强的相互作用力。

却没想到，随着对奇特量子数胶球的研究越来越深入，原本创新的胶球实验的探测方法，在进行纸面化实验研究的时候，再次跑到了错题集上。

陈舟只知道，在最后的三天时间，他只会全力以赴，不给自己留下遗憾。

吃完晚饭后，陈舟想了想，然后说道：“克罗斯教授，我们去海边吹吹风吧……”

克罗斯看了陈舟一眼，轻轻点了点头。

车子掉转方向，朝湾区的海边驶去。

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(本章完)